Name: a continuous-flow photocatalytic reactor for the precisely controlled deposition of metallic nanoparticles
Uploaded: 2019-04-10T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles at JoVE.com

المؤلف يود أن يشكر جامعة سابانجى والمختبرات الاتحادية السويسرية لمواد العلوم والتكنولوجيا (Empa) على كل الدعم الذي قدمته.

1-تصنيع وتشغيل مفاعل الترسيب بهوتوكاتاليتيك
تنبيه: عندما يتم تشغيل مصابيح الأشعة فوق البنفسجية، استخدام الأشعة فوق البنفسجية-ج نظارات واقية.
<ol><li>
تصنيع مفاعل الترسيب بهوتوكاتاليتيك
	<ol>
<li>تغطي السطح الداخلي للأنابيب البولي فينيل كلوريد (PVC) (قطر × الطول = 15 سم × 55 س?...

<ol>
	<li>Okitsu, K., Mizukoshi, Y., Ashokkumar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Applications+of+Noble+Metal+Nanoparticles+Produced+by+Sonochemical+Reduction+of+Noble+Metal+Ions.">Catalytic Applications of Noble Metal Nanoparticles Produced by Sonochemical Reduction of Noble Metal Ions.</a> Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. , 325-363 (2016).</li><li>Shakoori Oskooie, M., Menceloglu, Y. Z., Unal, S., Hayat Soytas, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Microwave-assisted+Synthesis+of+Platinum+Nanoparticles+Immobilized+in+Electrospun+Carbon+Nanofibers+for+Electrochemical+Catalysis.">Rapid Microwave-assisted Synthesis of Platinum Nanoparticles Immobilized in Electrospun Carbon Nanofibers for Electrochemical Catalysis.</a> ACS Applied Nano Materials. , (2018).</li><li>Kaplan, B. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene:+A+Promising+Catalyst+Support+for+Oxygen+Reduction+Reaction+in+Polymer+Electrolyte+Membrane+Fuel+Cells.">Graphene: A Promising Catalyst Support for Oxygen Reduction Reaction in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells.</a> ECS Meeting Abstracts. , (2018).</li><li>Iliev, V., Tomova, D., Bilyarska, L., Eliyas, A., Petrov, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+properties+of+TiO2+modified+with+platinum+and+silver+nanoparticles+in+the+degradation+of+oxalic+acid+in+aqueous+solution.">Photocatalytic properties of TiO2 modified with platinum and silver nanoparticles in the degradation of oxalic acid in aqueous solution.</a> Applied Catalysis B: Environmental. 63, 266-271 (2006).</li><li>Bumajdad, A., Madkour, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+superior+photocatalytic+activity+of+noble+metals+modified+titania+under+UV+and+visible+light+irradiation.">Understanding the superior photocatalytic activity of noble metals modified titania under UV and visible light irradiation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 7146 (2014).</li><li>&#350;anl&#305;, L. I., Bayram, V., Yarar, B., Ghobadi, S., G&#252;rsel, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+graphene+supported+platinum+nanoparticles+for+polymer+electrolyte+membrane+fuel+cells:+Effect+of+support+type+and+impregnation-reduction+methods.">Development of graphene supported platinum nanoparticles for polymer electrolyte membrane fuel cells: Effect of support type and impregnation-reduction methods.</a> International Journal of Hydrogen Energy. 41, 3414-3427 (2016).</li><li>I&#351;&#305;kel &#350;anl&#305;, L., Bayram, V., Ghobadi, S., D&#252;zen, N., G&#252;rsel, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+catalyst+layer+design+with+graphene-carbon+black+hybrid+supports+for+enhanced+platinum+utilization+in+PEM+fuel+cell.">Engineered catalyst layer design with graphene-carbon black hybrid supports for enhanced platinum utilization in PEM fuel cell.</a> International Journal of Hydrogen Energy. 42, 1085-1092 (2017).</li><li>Dom&#237;nguez-Dom&#237;nguez, S., Arias-Pardilla, J., Berenguer-Murcia, &. #. 1. 9. 3. ;., Morall&#243;n, E., Cazorla-Amor&#243;s, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+deposition+of+platinum+nanoparticles+on+different+carbon+supports+and+conducting+polymers.">Electrochemical deposition of platinum nanoparticles on different carbon supports and conducting polymers.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 38, 259-268 (2008).</li><li>Pan, X., Xu, Y. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defect-Mediated+Growth+of+Noble-Metal+(Ag,+Pt,+and+Pd)+Nanoparticles+on+TiO2+with+Oxygen+Vacancies+for+Photocatalytic+Redox+Reactions+under+Visible+Light.">Defect-Mediated Growth of Noble-Metal (Ag, Pt, and Pd) Nanoparticles on TiO2 with Oxygen Vacancies for Photocatalytic Redox Reactions under Visible Light.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 117, 17996-18005 (2013).</li><li>Zhang, Y., Zhang, N., Tang, Z. -. R., Xu, Y. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+Oxide+as+a+Surfactant+and+Support+for+In-Situ+Synthesis+of+Au-Pd+Nanoalloys+with+Improved+Visible+Light+Photocatalytic+Activity.">Graphene Oxide as a Surfactant and Support for In-Situ Synthesis of Au-Pd Nanoalloys with Improved Visible Light Photocatalytic Activity.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118, 5299-5308 (2014).</li><li>Abdolhosseinzadeh, S., Asgharzadeh, H., Sadighikia, S., Khataee, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UV-assisted+synthesis+of+reduced+graphene+oxide-ZnO+nanorod+composites+immobilized+on+Zn+foil+with+enhanced+photocatalytic+performance.">UV-assisted synthesis of reduced graphene oxide-ZnO nanorod composites immobilized on Zn foil with enhanced photocatalytic performance.</a> Research on Chemical Intermediates. 42, 4479-4496 (2016).</li><li>Abdolhosseinzadeh, S., Sadighikia, S., G&#252;rsel, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scalable+Synthesis+of+Sub-Nanosized+Platinum-Reduced+Graphene+Oxide+Composite+by+an+Ultraprecise+Photocatalytic+Method.">Scalable Synthesis of Sub-Nanosized Platinum-Reduced Graphene Oxide Composite by an Ultraprecise Photocatalytic Method.</a> ACS Sustainable Chemistry &amp; Engineering. 6, 3773-3782 (2018).</li><li>Zhang, N., Yang, M. -. Q., Liu, S., Sun, Y., Xu, Y. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waltzing+with+the+Versatile+Platform+of+Graphene+to+Synthesize+Composite+Photocatalysts.">Waltzing with the Versatile Platform of Graphene to Synthesize Composite Photocatalysts.</a> Chemical Reviews. 115, 10307-10377 (2015).</li><li>Han, C., Zhang, N., Xu, Y. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+diversity+of+graphene+materials+and+their+multifarious+roles+in+heterogeneous+photocatalysis.">Structural diversity of graphene materials and their multifarious roles in heterogeneous photocatalysis.</a> Nano Today. 11, 351-372 (2016).</li><li>Abdolhosseinzadeh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bandgap Modulation of Graphene Oxide and Its Application in the Photocatalytic Deposition of Metallic Nanoparticles. , (2017).</li><li>Abdolhosseinzadeh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+and+fully-scalable+synthesis+of+reduced+graphene+oxide.">Fast and fully-scalable synthesis of reduced graphene oxide.</a> Scientific Reports. 5, 10160 (2015).</li><li>Ma, Y., Wei, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+platinum+in+waste+platinum-loaded+carbon+catalyst+samples+using+microwave-assisted+sample+digestion+and+ICP-OES.">Determination of platinum in waste platinum-loaded carbon catalyst samples using microwave-assisted sample digestion and ICP-OES.</a> AIP Conference Proceedings. 1829 (1), 020008 (2017).</li><li>Sevilla, M., Sanch&#237;s, C., Vald&#233;s-Sol&#237;s, T., Morall&#243;n, E., Fuertes, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+dispersed+platinum+nanoparticles+on+carbon+nanocoils+and+their+electrocatalytic+performance+for+fuel+cell+reactions.">Highly dispersed platinum nanoparticles on carbon nanocoils and their electrocatalytic performance for fuel cell reactions.</a> Electrochimica Acta. 54, 2234-2238 (2009).</li><li>de S&#225;, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intensification+of+photocatalytic+degradation+of+organic+dyes+and+phenol+by+scale-up+and+numbering-up+of+meso-+and+microfluidic+TiO2+reactors+for+wastewater+treatment.">Intensification of photocatalytic degradation of organic dyes and phenol by scale-up and numbering-up of meso- and microfluidic TiO2 reactors for wastewater treatment.</a> Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 364, 59-75 (2018).</li><li>Kononova, O. N., Leyman, T. A., Melnikov, A. M., Kashirin, D. M., Tselukovskaya, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+exchange+recovery+of+platinum+from+chloride+solutions.">Ion exchange recovery of platinum from chloride solutions.</a> Hydrometallurgy. 100, 161-167 (2010).</li></ol>

جسيمات نانوية هي النموذج الأكثر استخداماً من المواد الحفازة المستندة إلى المعادن النبيلة. في جميع الحالات تقريبا، تودع ننبس موصل أو مادة دعم سيميكوندوكتيفي. هذا التهجين معظمها يتم عن طريق الحد الاتصالات المعدن نبيلة حضور الركيزة المقصود (المادية). ومن ثم، أسلوب توليف ناجحة لإنتاج نانوي ا...

جسيمات نانوية المعدني، لا سيما المعادن النبيلة (مثلاً، حزب العمال، الاتحاد الأفريقي، Pd) لها تطبيقات واسعة في الحفز1. وبصفة عامة، تناقص حجم جسيمات نانوية (NPs) يزيد من نشاطهم التحفيزي مع الحفاظ على ثابت التكلفة (الوزن)، ولكنه أيضا يجعل تطبيقها أكثر صعوبة. مصادر القدرة النووية (عادة ما تكون أقل من 10 نانومتر) لديها ميول كبيرة للتجميع، الذي يحط من قدر نشاطهم التحفيزي؛ ومع ذلك، التثبيت على ركائز مناسبة معظمهم حل هذه المشكلة. وعلاوة على ذلك، اعتماداً على نوع التطبيق (على سبيل المثال، اليكتروكاتاليسيس)، من الضروري في بعض الأحيان شل القدرة على ركائز موصلة2،3. يمكن أيضا أن يكون تهجين لأمان مع أشباه الموصلات لتشكيل حاجز شوتكي وتجنب (تأخير) جزئ (يتصرف كالفخاخ إلكترون) إلكترون-ثقب4،5. ومن ثم فالمعدن نبيلة NPs (ننبس) في معظم التطبيقات، أودعت أما على موصلة (مثلاً، الجرافين) أو سيميكوندوكتيفي (مثلاً، TiO2) الركيزة. وفي كلتا الحالتين، خفضت الكاتيونات المعدنية عادة حضور الركيزة، ويختلف أسلوب الحد من أسلوب واحد إلى آخر.
للترسب ننبس عن طريق الحد من تلك الاتصالات، ينبغي توفير الإلكترونات (مع إمكانية الكهربائية المناسبة). التي يمكن أن يتم ذلك بطريقتين: طريق الأكسدة الأخرى من الأنواع الكيميائية (عامل تخفيض)7 6،، أو من مصدر طاقة خارجي8. على أي حال، للترسب مونوديسبيرسيد لأمان متجانسة، من الضروري فرض رقابة صارمة على توليد ونقل من الإلكترونات (الحد). هذا صعب جداً عند استخدام عامل تخفيض حيث يوجد تقريبا أي سيطرة على عملية الحد من مجرد مختلطة كواشف مختبر (الكاتيونات وعامل تخفيض). وعلاوة على ذلك، يمكن أن تشكل مصادر الطاقة النووية في أي مكان، وليس بالضرورة على الركازة المستهدفة. عند استخدام مصدر طاقة خارجي، السيطرة على عدد الإلكترونات المقدمة أفضل بكثير، ولكن يمكن فقط أن تودع NPs على سطح قطب.
بهوتوكاتاليتيك ترسب (PD) هو نهج بديل، الذي يوفر المزيد من السيطرة على العدد (الصور) تولد الإلكترونات حيث أنها تتصل مباشرة بجرعة الفوتونات مضيئة (مع طول موجي مناسب). في هذا الأسلوب، المواد الركيزة التي تضطلع بدور مزدوج؛ ويوفر الإلكترونات الحد9 وتستقر NPs شكلت10. وعلاوة على ذلك، شكل NPs فقط على الركازة منذ الإلكترونات يتم إنشاؤها بواسطة الركازة. اتصال كهربائي مناسب بين مكونات المركب (مصنوعة بطريقة الحد بهوتوكاتاليتيك) مكفولة أيضا11. ومع ذلك، يوجد في أساليب ترسب بهوتوكاتاليتيك التقليدية التي هي مضيئة الدفعي بالكامل من كواشف مختبر (الأيونات الموجبة فوتوكاتاليست والمعادن) في نفس الوقت، أي سيطرة على التنو من ننبس. في الواقع، حالما تتشكل جزيئات قليلة (نويات)، أنها بمثابة مواقع نقل المفضلة ل الإلكترونات فوتوجينيراتيد5 وتتصرف كموقع مفضل نمو. نقل الإلكترون متفوقة هذا يعزز نمو الجسيمات الموجودة وديسفافورس تشكيل نويات جديدة، مما يؤدي إلى تشكيل ننبس كبيرة. ويمكن معالجة هذه المشكلة بالإضاءة نبضات من الأشعة فوق البنفسجية الخفيفة في مفاعل تدفق مستمر خاصة (الشكل 1) الذي تم تطويره مؤخرا لدينا مجموعة12. الميزة الفريدة لهذا المفاعل أنه يسمح للباحثين مراقبة كل العوامل التي أرستها-الحجم-تحديد، إلا وهي، نويات والنمو. في هذا المفاعل، جزء صغير جداً من كواشف مختبر مضاءة لفترة قصيرة جداً من الزمن، تشجيع تشكيل نواة (يتم تشكيل أنوية أكثر)، وتقييد النمو (جسيمات أصغر تتحقق). في هذا الأسلوب، بمراقبة الجرعة الإضاءة (أي، عن طريق ضبط مدة التعرض [تغيير طول كشف أجزاء من الأنبوب رد فعل؛ الشكل 1 ج] أو كثافة الضوء الحادث [عدد المصابيح])، يمكن أن يمارس عنصر تحكم دقيق جداً على مدى العدد من الإلكترونات فوتوجينيراتيد، ومن ثم في عملية الحد من (ترسب الحزب الوطني الجديد).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58883/58883fig1.jpg"> الشكل 1 : مفاعل الترسيب بهوتوكاتاليتيك ملفقة. (أ) المفاعل. (ب) داخل قاعة الإضاءة. (ج) أنبوب الكوارتز مع طول التعرض للإضاءة 5 × 1 سم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58883/58883fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
على الرغم من الإمكانات الكبيرة للأسلوب PD للترسب ننبس الخاضعة للرقابة، يقتصر تطبيقه على مواد انتشارية. ولحسن الحظ، فمن الممكن لفتح فجوة واسعة نطاق في الجرافين (أحد ركائز أفضل إجراء13) التي لها الروغان كيميائية بسيطة. بعد ذلك، يمكن إزالة هذه المجموعات الوظيفية (FGs) معظمهم والجرافين الناتجة ستكون موصلة ما يكفي بالنسبة لمعظم التطبيقات. بين المشتقات فونكتيوناليزيد العديد من الجرافين، أكسيد الجرافين (GO)، الذي يسلك كبيرة انتشارية خصائص14، هو المرشح الأكثر تبشيرا بالنجاح لهذا الغرض. هذا أساسا إلى حقيقة أن الإنتاج للذهاب بأعلى إنتاج العائد بين الآخرين. ومع ذلك، منذ انتقال تتكون من أنواع مختلفة من FGs، التركيب الكيميائي يختلف باستمرار تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية. وقد أظهرنا أن مؤخرا بإزالة انتقائية FGs المستعبدين ضعيفة (تخفيض جزئي؛ برجو)، التركيب الكيميائي والخصائص الإلكترونية للذهاب يمكن أن تستقر، وهو شرط أساسي لترسبات متجانسة ننبس12. في هذا التقرير، تصف هيكل المفاعل، وتوفير معلومات مفصلة للنسخ المتماثل والعملية. وتناقش أيضا إليه ترسب (تعمل إليه للمفاعل) واستراتيجيات التحسين الممكنة بقدر كبير من التفصيل. للتحقق من صحة انطباق PD المتقدمة يتجلى المفاعل لكلا النوعين من ركائز مشتركة (الموصلات وأشباه الموصلات) ومختلف ننبس، ترسب البلاتين في برجو و TiO2، فضلا عن الذهب في TiO2،. جدير بالذكر أن تشكيلة مناسبة من المعدن، فوتوكاتاليست وسلائف المواد (مثلاً، الملح، الكاسح هول)، وتشتت وسائط الإعلام، يمكن أيضا إيداع عدة جزيئات معدنية أخرى (مثل Ag و Pd15). من حيث المبدأ-منذ ذلك الحين، في فوتوديبوسيشن ننبس، خفضت الكاتيونات المعدن قبل فوتوكسسيتيد الإلكترونات، يجب أن تتطابق مع مستوى الطاقة بأشباه الموصلات التوصيل الفرقة الحد الأدنى (CBM) مع (تكون سلبية أكثر منها) إمكانات الخفض هدف الكاتيونات. بسبب جوانب الإنتاج التقنية الواسعة، كما يتم وصف توليف برجو بالتفصيل. للحصول على معلومات إضافية فيما يتعلق بالتركيب الكيميائي وخصائص برجو الإلكترونية، يرجى الرجوع إلى العمل السابق12.
ويرد هيكل المفاعل مفصلة تخطيطياً في الشكل 2. المفاعل قد عنصرين رئيسيين هما: إضاءة الأشعة فوق البنفسجية وحجرة خزان. يتكون قسم الإضاءة من أنبوب الكوارتز، الذي يتحدد بالضبط على طول المحور المركزي لأنبوب أسطواني ببطانة ألومنيوم مصقول. يتكون الخزان من زجاجة زجاجية مختومة كاب ل 1 مع الغاز والسائل كواشف (مختبر) مداخل ومنافذ. استخدام حاجز من سيليكون مع ملولبة مكشوفة لإدراج هذه الأنابيب. لأخذ عينات أثناء عملية التفاعل دون السماح للأوكسجين يدخل المفاعل، كما يتم تثبيت منفذ بصمام. تجدر الإشارة هنا أن العينات على فترات زمنية محددة ليست جزءا من عملية الإنتاج نانوي، وأخذ العينات فقط يحتاج إلى أن يتم بمجرد الحصول على منحنيات التركيز-الوقت لكل مجموعة من معلمات التوليف (تطبيق سوف تناقش هذه المنحنيات في قسم المناقشة). يتم وضع الخزان داخل حمام الماء المثلج أثناء خلطها بقوة على محرض مغناطيسية. مضخة مغناطيسية توزع مادة التفاعل من الخزان إلى دائرة رد الفعل (قسم الإضاءة) والعودة إلى الخزان. المغناطيسية يستخدم واحد نظراً لمعدلات تدفق عالية ضرورية (معدل التدفق في هذا العمل = L·min 16-1) والمضخات المتمعجة (أو مضخات مماثلة أخرى) لا يكاد يمكن أن توفر تلك التدفقات. عند استخدام مضخة مغناطيسي، ينبغي الحرص على ملء المكره غلاف (مضخة الإسكان) مع السائل مادة التفاعل تماما وإجلاء أي الهواء المحبوس (مصدر الأكسجين). يمكنك تقليل الهواء المحبوس أيضا معدل التدفق الحقيقي للمضخة.
لإثارة نابض المادية فوتوكاتاليست وأطوال معينة من أنبوب الكوارتز مشمولة بإحباط ألومنيوم سميكة، تاركاً متساوية في الطول بينهما كشفت (الشكل 2). ويمكن تعديل مدة الإثارة نابض بتغيير طول الأجزاء كشفت (طول التعرض). يتم تحديد طول التعرض الأمثل بمعلمات مختلفة، مثل العائد الكم فوتوكاتاليست وتحميل NP المقصود (التركيز على السلائف؛ انظر المناقشة).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1224px;" width="1225">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Chloroplatinic acid solution</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:272px;">262587-50ML</td>
			<td style="width:303px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Hydrogen tetrachloroaurate(III) hydrate</td>
			<td style="width:219px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:272px;">12325.03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">TiO2 Nanopowder (TiO2, anatase, 99.9%, 100nm)</td>
			<td style="width:219px;">US research nanomaterials</td>
			<td style="width:272px;">US3411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Graphite powder</td>
			<td style="width:219px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:272px;">10129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Sulfuric acid&#160;</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:272px;">1120802500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Hydrogen peroxide</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:272px;">H1009-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">L-Ascorbic acid</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:272px;">A92902-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:272px;">320331-2.5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:272px;">S5881-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Potassium permanganate</td>
			<td style="width:219px;">Merck</td>
			<td style="width:272px;">1050821000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Corning&#174;&#160;Silicone Septa for GL45 Screw Cap</td>
			<td style="width:219px;">Sigma Aldrich (Corning)</td>
			<td style="width:272px;">CLS139545SS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Polyvinyl chloride pipe</td>
			<td style="width:219px;">Koctas</td>
			<td style="width:272px;"></td>
			<td>UV-Reactor casing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">Fuded silica (Quartz) tube</td>
			<td style="width:219px;">Technical Glass Products</td>
			<td style="width:272px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:431px;">UV&#8722;C lamps&#160;</td>
			<td style="width:219px;">Philips</td>
			<td style="width:272px;">TUV PL-L 55W/4P HF 1CT/25</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a continuous-flow photocatalytic reactor for the precisely controlled deposition of metallic nanoparticles

في هذا العمل، هو تطوير مفاعل بهوتوكاتاليتيك رواية للإثارة التي تسيطر عليها ونابض فوتوكاتاليست وترسب الجسيمات النانوية المعدنية الدقيقة. وترد المبادئ التوجيهية للنسخ المتماثل من المفاعل وعملها بالتفصيل. وتصدر ثلاثة أنظمة المركبة المختلفة (Pt/الجرافين، Pt/TiO2، والاتحاد الأفريقي/TiO2) مع مونوديسبيرسي والجسيمات الموزعة بانتظام هذا المفاعل، وآلية فوتوديبوسيتيون، فضلا عن استراتيجية التحسين التوليف، وتناقش. ويرد وصف أساليب التوليف وجوانبها التقنية شاملة. وترد القيم المثلى لكل نظام مركب وهو التحقيق في دور الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) الجرعة (في كل نبض الإثارة) في عملية فوتوديبوسيشن.

XPS هو أحد الأساليب الأكثر قوة لتأكيد تشكيل NPs المعدني ودراسة دولهم الكيميائية. لهذا الغرض، سجلت دراسة الأطياف والأطياف ذات الدقة العالية (من حزب العمال4f والاتحاد الأفريقي4f)، الذي يؤكد الحد الكامل من الكاتيونات الفلزية وترسب الناجح ننبس (الشكل 3</stron...

Watch this Scientific Journal Video about A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles at JoVE.com

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

لتوليف متواصلة وقابلة للتطوير نانومترى المستندة إلى المعادن النبيلة، تم تطوير مفاعل بهوتوكاتاليتيك رواية ويرد هيكلها والمبادئ العملية، واستراتيجيات تحسين نوعية المنتج.

مفاعل بهوتوكاتاليتيك تدفق مستمر لترسب الجسيمات النانوية المعدنية التي تسيطر عليها على وجه التحديد

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

مركبات من المعادن النبيلة مع موصل أو مواد أشباه الموصلات لها تطبيقات واسعة تتراوح بين التكنولوجيا الطبية لنظم تحويل الطاقة، ولكن أساليبها التوليفية التقليدية ليست مناسبة للإنتاج التجاري. على سبيل المثال ، الحد من الميكروويف هو تقنية قوية ، لكنه لا يمكن معالجة سوى بضعة ملليلترات في كل دفعة ، في حين أن الإنتاج التجاري من خلايا الوقود القائمة على الجرافين / البلاتين سوف تحتاج إلى معالجة عدة لترات من التعليق في دقائق. ولمعالجة هذه المشكلة، قمنا بتطوير مفاعل ترسب ضوئي قابل للتكلس بسهولة ويمكن أن يعمل باستمرار.في نظامنا الضوئي، يتم إضاءة أجزاء صغيرة من المواد المتفاعلة لفترات زمنية قصيرة قابلة للتعديل. وهذا يتيح لنا التحكم بكفاءة في عمليات التنو والنمو حتى عند توسيع نطاق المفاعل. للبدء، قم بتغطية السطح الداخلي لمواسير كلوريد بولي فينيل سعة 15 سنتيمترًا في 55 سنتيمترًا مع رقائق ألمنيوم سميكة ومصقولة ومعتمدة باللصق.الفضاء خمسة، 55 واط UV-C مصابيح بالتساوي حول داخل الأنبوب. ثم، التفاف أنبوب كوارتز 0.5 سنتيمتر في 55 سم مع قطعة من رقائق الألومنيوم المدعومة لاصقة لتشكيل عدة نوافذ واسعة على قدم المساواة متباعدة بالتساوي في منتصف الأنبوب. اترك 2.5 سنتيمتر من الأنبوب مكشوف في كل نهاية.تثبيت أنبوب الكوارتز في وسط أنبوب PVC لتشكيل غرفة الإضاءة، وربط الأنابيب البلاستيكية مبهمة إلى كل نهاية. ثم، جبل الأنابيب عموديا في غطاء محرك الدخان، وإصلاح مروحة الثقيلة في الطرف السفلي للتبريد، التالي، إعداد مضخة محرك مغناطيسي على منصة مرتفعة مع الجزء السفلي من المضخة فوق الجزء العلوي من لوحة ضجة المغناطيسي. المشبك قمع فاصل لتر واحد فقط أعلى من المضخة.استخدم أنابيب بلاستيكية غير شفافة و T-fitting لتوصيل مخرج القمع الفاصل إلى الجزء العلوي من أنبوب الكوارتز ومدخل المضخة المغناطيسية. ثم، أدخل الأنابيب من أسفل أنبوب الكوارتز ومأخذ المضخة من خلال الحاجز من زجاجة لتر واحد مجهزة شريط ضجة بحيث تكون نهايات الأنابيب من 2-3 سم فوق شريط ضجة. هذه الزجاجة ستكون الخزانبعد ذلك، قم بتوصيل T-fitting إلى صمامات أخذ العينات والإخلاء وطول الأنابيب البلاستيكية المبهمة. أدخل الأنابيب في الخزان، ثم قم بتوصيل صمام أخذ العينات بتركيب الحقنة. وأخيراً، تشغيل خط عادم الغاز من الخزان إلى فقاعة المياه.لبدء التوليف، إضافة غرامين من الجرافيت و 100 ملليلتر من 98٪ من حمض الكبريتيك الوزن إلى قارورة Erlenmeyer 500 ملليلتر مجهزة شريط كبير يحرك المغناطيسي. يبرد الخليط إلى حوالي الصفر درجة مئوية في حمام الماء المثلج أثناء التحريك. ثم، إضافة غرام واحد من برمنغنات البوتاسيوم على مدى دقيقة واحدة في حين اثارة.اسمحوا الخليط مواصلة اثارة لمدة أربع دقائق أخرى. كرر هذه العملية خمس مرات أخرى لإضافة ما مجموعه ستة غرامات على مدى 30 دقيقة. مرة واحدة بالإضافة إلى كاملة، وإزالة الحمام، والاستمرار في اثارة الخليط لمدة ست ساعات.ثم يبرد الخليط في حمام ماء ثلجي مع التحريك لمدة 15 دقيقة. إضافة 250 ملليلتر من الماء المقطر قطرة إلى الخليط اثارة. إزالة حمام الماء المثلج، وإضافة 10 ملليلتر من بيروكسيد الهيدروجين قطرة إلى الخليط اثارة.ثم، إضافة 20 ملليلتر من بيروكسيد الهيدروجين في كل مرة، والاستمرار في اثارة في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة. الطرد المركزي تعليق الناتجة في 3, 500 ز لمدة 15 دقيقة, والتخلص من فائقة. يحرك المواد الصلبة في لتر واحد من الماء المقطر لمدة 30 دقيقة، والطرد المركزي لهم مرة أخرى، وإزالة فائقة، والتحقق من درجة حركيتها.اغسل المواد الصلبة بهذه الطريقة حتى يصل الـ PH الفائق إلى خمسة. ثم، والجمع بين العجل غسلها مع 500 ملليلتر من حمض الهيدروكلوريك واحد المولر، ويحرك لمدة ساعة واحدة. اغسل المنتج حتى يصل الـ PH الفائق إلى خمسة.تفريق المواد الصلبة المغسولة في لتر واحد من الماء المقطر، و sonicate الخليط لمدة ثلاث ساعات في حوالي درجة حرارة الغرفة. جهاز طرد مركزي الناتجة خليط أكسيد الجرافين لمدة 15 إلى 20 دقيقة في 3,500 غرام في درجة حرارة الغرفة ثلاث مرات, التخلص من الترسب في كل مرة. نقل تعليق أكسيد الجرافين إلى زجاجة زجاجية ملون أو احباط ملفوفة.بعد ذلك، وزن ثلاثة أطباق تبلور الجافة على التوازن التحليلي ثلاث مرات لكل من. يهز تعليق أكسيد الجرافين جيدا، والسماح لها تسوية لمدة دقيقة واحدة. ثم، صب بالضبط 100 ملليلتر من التعليق في كل طبق.حافظ على الأطباق في فرن عند 70 إلى 80 درجة مئوية حتى تصبح محتوياتها جافة تمامًا. ثم، وزن كل طبق ثلاث مرات على نفس التوازن التحليلي، وحساب الوزن الجاف من أكسيد الجرافين في كل طبق. تحديد تركيز التعليق من متوسط هذه القيم.ثم، تخفيف التعليق إلى 0.2 غرام لكل لتر، وإضافته ببطء إلى حجم متساو من هيدروكسيد الصوديوم أربعة المولار. الجزر الخليط في 90 درجة مئوية لمدة ثماني ساعات، والسماح لها تبرد إلى درجة حرارة الغرفة. غسل أكسيد الجرافين خفضت جزئيا الترسب حتى supernatant تصل إلى الأسى والثنوم ، ومن ثم تخزينها في زجاجة ملون أو احباط ملفوفة.إعداد 540 ملليلتر من تعليق 50 ملليغرام لكل ملليلتر من أكسيد الجرافين خفضت جزئيا في الماء المقطر، و sonicate في حمام الماء المثلج لمدة ساعة واحدة في 40٪ السلطة. ثم، إضافة 60 ملليلتر من الإيثانول التحليلي الصف، sonicate الخليط في حمام الماء المثلج لمدة ساعة أخرى. بعد ذلك، إضافة 169 ميكرولترات من 8٪ من الوزن حمض سداسي كلوروبلايتينيك مائي إلى خليط الجرافين، والاستمرار في اثارة في درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة.ثم، صب الخليط في قمع فصلي من المفاعل وs stopper ذلك. فتح stopcock لتغذية reactant في النظام، وإغلاقه على الفور عندما يكون القمع فارغاً للحفاظ على فقاعات الغاز من الأنابيب. تشغيل المضخة في 16 لترا في الدقيقة الواحدة، وتدفق غاز النيتروجين من خلال المفاعل بمعدل أن تنتج تيار ثابت من الفقاعات.يحرك التعليق في حوالي 1،000 دورة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة لإزالة الأوكسجين المذاب. ثم، والحد من تدفق النيتروجين، وتشغيل مصابيح الأشعة فوق البنفسجية. بعد خمس دقائق، وزيادة تدفق النيتروجين، وربط حقنة لوير لوك 20 ملليلتر إلى خط العينة.عقد طفيفة المكبس حقنة للحفاظ على أنها من إخراج، وفتح صمام أخذ العينات. جمع 20 ملليلتر من التعليق، وإغلاق صمام أخذ العينات، وفصل الحقنة. افتح صمام التفريغ الأنبوبي لطرد الأنابيب، ثم أغلق الصمام وقلل من تدفق غاز النيتروجين إلى مستواه السابق.الطرد المركزي العينة في 10، 000 ز لمدة 10 دقائق، وتوضع جانبا فائق لتحليل تركيز الموجبة المعدنية. اغسل المواد الصلبة مرتين عن طريق التحريك في أجزاء 20 ملليلتر من الماء المقطر والطرد المركزي في ظل نفس الظروف. بعد ذلك، تفريق المواد الصلبة في 50 ملليلتر من الماء المقطر عن طريق سونيكيشن لطيف لمدة ساعة واحدة.يُذوّب مليغراماً واحداً من حمض الأسكوربيك في التشتت، ويُحرّك الخليط عند 90 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. جمع وغسل الترسب كما هو موضح سابقا، وتخزين راسب غسلها لمزيد من التوصيف. وأكد التحليل الطيفي الضوئي بالأشعة السينية أن الجسيمات النانوية البلاتينية والذهبية قد أودعت بنجاح على أكسيد الجرافين المنخفض وثاني أكسيد التيتانيوم.ولم يظهر تفكيك البلاتين عالي الاستبانة 4f والقمم الذهبية 4f أي مكونات غير معدنية، مما يشير إلى أن البلاتين أربعة والذهب ثلاثة الكاتيونات قد خفضت إلى البلاتين صفر والذهب صفر، على التوالي. تم تحسين جرعة الإضاءة لكل تعرض، أو IDE، لكل مركب لتحقيق توزيع موحد نسبيًا للجسيمات النانوية المعدنية النبيلة الصغيرة على ركائز. عندما كان IDE مرتفعًا جدًا ، أدى الاستنفاد حول الجسيمات المتنامية إلى عدم كفاءة تكوين النوى القريبة ، مما أدى إلى جزيئات كبيرة وتوزيعات واسعة الحجم.وقد عُدِّل IDE عن طريق تغيير عدد مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ومنطقة التعرض للمفاعل. عندما كان IDE منخفضًا جدًا ، لم ينجح الوضع الضوئي ، بسبب عدم كفاية الإلكترونات الضوئية لتشكيل نواة مستقرة ، كما هو الحال هنا. توسيع النوافذ إلى سنتيمترين أنتجت سلوك الضوئي المطلوب للبلاتين / الجرافين المركب.كشف أنبوب المفاعل بأكمله زيادة معدل الضوئي دون المساس بشكل كبير حجم الجسيمات وحادية. يتم التحكم في عملية الترسب عن طريق رسم منحنيات وقت التركيز في ظل ظروف مختلفة لتحديد تصميم المفاعل الأمثل وIDE. إجراء الضوئي في منطقة الوقت تركيز خطي يسمح جمع مستمر من المنتج بعد وقت التداول المعروفة.على الرغم من أننا نبرهن على تركيب مركبات البلاتين/ الجرافين، يمكن استخدام هذه الطريقة والمفاعل لترسب المعادن النبيلة الأخرى على أشباه الموصلات المختلفة أيضًا. ويمكن أيضا استخدام هذا المفاعل المستمر التدفق لأساليب التوليف الكيميائية الأخرى التي يتم فيها بدء التفاعلات مع الضوء.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

رصد في الوقت الحقيقي من ردود الفعل تنفيذها باستخدام معالجة التدفق المستمر: إعداد 3-Acetylcoumarin كمثال

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

ترسيب الأبخرة الكيميائية لمغناطيس العضوي، والفاناديوم تيتراسيانويثيلين

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

طريقة بسيطة لحجم تجميع الشواهد من الكتل بلازميدة قليلة القسيمات مستقرة من جزيئات الذهب في ظل الظروف المحيطة

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

الضوئية مؤكسد نمو إيريديوم أكسيد النانوية على سيلينيد الكادميوم @ أقراص مدمجة نانواعواد

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

بروتوكول لإنتاج الجسيمات النانوية غليادين-cyanoacrylate لمع الماء طلاء

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

Microfluidic Pneumatic Cages: A Novel Approach for In-chip Crystal Trapping, Manipulation and Controlled Chemical Treatment

أقفاص الهوائية ميكروفلويديك: مقاربة رواية لفي رقاقة كريستال الاصطياد، التلاعب والتحكم المعالجة الكيميائية

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

الفوقي نمو Perovskite سترونتيوم تيتانات على الجرمانيوم عن طريق ترسب طبقة الذري

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

تأثير الترابط الكيميائي بين السطوح في تيو<sub&gt; 2</sub&gt; -SiO<sub&gt; 2</sub&gt; المركبات على أدائها لأداء أكاسيد النيتروجين

The chemical bonding of particulate photocatalysts to supporting material surfaces is of great importance in engineering more efficient and practical ...

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

كيمياء تدفق مستمر: رد فعل ديفينيلديازوميثاني مع حمض-نيتروبينزويك ف

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and ...

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

ترسب المواد الماصة المسامية في النسيج ويدعم

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...